水分对煤自燃临界温度影响的试验研究
【图文】：
c(3)对式(3)两端积分得:∫L0ASmCnO2exp(－E/ＲTi)dx=∫Cout0kvgdc(4)式中:L为煤样罐的高度，m;Cout为煤样罐出口的CO体积分数，10－6。对式(4)两边取自然对数得:lnCout=－EＲTi+lnASLmCnO2kvg(5)由式(5)知，当供气流量一定时，lnCout与1/Ti是一条直线。通过计算拟合曲线斜率--E/Ｒ，可得煤自燃不同反应阶段的活化能。而活化能发生突变的温度即煤自燃临界温度［15］。2煤程序升温试验2．1试验仪器试验仪器为煤自然发火模拟装置，如图1所示。其主要由程序控温箱、气体质量流量控制器、预热气路、煤样罐、温度控制系统、气体分析仪等组成。程序控温箱为不锈钢内胆，外加石棉保温层，能够实现恒温、跟踪升温或者程序升温;预热气路系统向煤样罐提供经过预热的干空气;煤样罐为圆柱型纯铜材质，内置铂丝温度探头。气体分析系统为GC--4008B气相色谱仪。图1煤自然发火模拟装置Fig．1Simulationdeviceofcoalspontaneouscombustion2．2试验煤样试验煤样选自葫芦素2--1煤层，主要煤质指标为水分5．86%，灰分4．76%，挥发分28.60%，，含硫量1．56%，吸氧量1．04cm3·g－1。试验时取新鲜的大块煤样，先剥去表面氧化层，然后进行破碎，筛分出粒径0～1、1～3、3～5mm的煤粒。煤自然含水率和饱和含水率分别为5．86%与14．19%。将3种不同粒径的煤样按质量比1∶1∶1混合均匀，装入566
样罐和程序控温箱的几何中心;连接好气路，检查整个装置的气密性。试验时向煤样罐内通入流量130mL/min的干空气，采用0．5℃/min升温速率。试验温度为30～200℃，每隔10℃取1次煤样罐出口气体，进行气体成分和浓度分析。2．4试验结果及分析1)气体产生规律。图2是不同含水率煤样CO浓度随煤温的变化趋势。由图2可知，同一含水率煤样CO生成量随温度的增大而增大。在低温阶段，不同含水率的煤样CO生成量变化很小;当煤温超过100℃，含水率12．01%的煤样产生的CO最大，其他4组煤样CO的产生量基本随含水率的增大而增加。图4不同含水率煤样的lnCout与1/Ti的关系Fig．4ＲelationshipbetweenlnCoutand1/Tiofcoalsampleswithdifferentmoisturecontent图3是不同含水率煤样C2H4浓度随煤温的变化趋势。C2H4的出现表明煤自然发火进入了加速氧化阶段。由图3可知，C2H4出现的温度约为80℃，同一含水率煤样的C2H4生成量随温度的增大而增大。在100℃以后，含水率12．01%煤样C2H4生成量基本最大，其他4组煤样C2H4的产生量基本随含水率的增大而增加。2)煤自燃临界温度。图4是不同含水率煤样图2不同含水率煤样CO体积分数随煤温的变化曲线Fig．2ChangecurvesofCOconcentrationwithcoaltemperatureofcoalsampleswithdifferentmoisturecontents图3不同含水率煤样C2H4体积分数随煤温的变化曲线Fig．3ChangecurvesofC2H4concentrationwithcoaltemperatureofcoalsampleswithdifferentmoisturecontents的lnCout与1/Ti函数变化关系。由图4可知，随着煤温的升高，lnCout与1/Ti斜率会发生突变，突变点所对应的温度即临界温度。通过计算不同反应阶段的拟合曲线
【作者单位】： 煤炭科学技术研究院有限公司安全分院;煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院);北京市煤矿安全工程技术研究中心;
【基金】：“十二五”国家科技支撑计划资助项目(2012BAB13B02) 中国煤炭科工集团科技创新基金资助项目(2012MS001)
【分类号】：TD752.2
【参考文献】
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